Guaratinguetá - FEG - Faculdade de Engenharia e Ciências

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Entropia configuracional: aplicações em mecânica quântica e teoria clássica de campos
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-09-06) Ferreira, Danilo Cardoso ; Dutra, Alvaro de Souza ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Na última década a medida de entropia configuracional (EC) mostrou-se como uma ferramenta versátil tanto no que tange à seleção de diferentes funções degeneradas quanto na relação entre conteúdo dinâmico e informativo de modelos físicos de teorias clássicas de campos escalares. As principais aplicações da EC ocorrem no contexto de modelos de campo escalar não lineares cujas soluções apresentam energia espacialmente localizada. Tais modelos de campo são de interesse na Física de alta energia, cosmologia e matéria condensada. Neste trabalho apresentamos detalhadamente o processo de aplicação da entropia configuracional, revisando exemplos clássicos da literatura, como a função gaussiana e o potencial duplo simétrico da teoria phi^4 e determinamos a entropia configuracional no estado fundamental do oscilador harmônico e em dois campos acoplados. Variamos o coeficiente de acoplamento para verificar os efeitos na EC. Inferimos um \emph{ansatz} para resolver este último problema e medimos a energia para obter a entropia configuracional relativa. Propomos uma medida de entropia configuracional correspondente no espaço das posições e, um princípio de incerteza válido no contexto da entropia configuracional.
Acreditação de laboratórios de universidades de acordo com a Norma ISO/IEC 17025: uma análise do contexto no Brasil e Alemanha
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-08-08) Nascimento, Diego ; Mathias, Mauro Hugo ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Como parte das atividades acadêmicas e de pesquisas desenvolvidas pelas instituições de ensino superior, as atividades laboratoriais são cruciais para inúmeros cursos. A acreditação de laboratórios é um processo essencial para garantir a confiabilidade e a qualidade dos resultados obtidos. A ISO/IEC 17025 é uma norma internacional que estabelece os requisitos gerais para a competência dos laboratórios de ensaios e calibrações. Com o objetivo de comparar o contexto da acreditação de laboratórios das universidades do Brasil e Alemanha, foi realizada uma pesquisa de natureza básica, através de revisão bibliográfica de artigos, teses e outras publicações, além de dados obtidos por meio de censos governamentais. Uma abordagem qualiquantitativa foi utilizada ao se gerar indicadores com base no perfil dos laboratórios acreditados, além da análise de respostas obtidas por meio da submissão de questionários. A análise revelou que o assunto possui grande impacto em ambos os países, uma vez que de acordo com o censo de 2018, no Brasil há um total de 8.400.000 universitários, 2.608 IES e apenas 38 laboratórios acreditados, ou seja, 1,46% do total. A Alemanha por sua vez possui 2.868.222 universitários, 425 IES e 128 acreditados, ou seja, 30,11% do total. Concluiu-se que na Alemanha, os estados com maior PIB são os que possuem maior concentração de laboratórios acreditados. Já no Brasil, esta maior concentração está localizada na região sul, região esta que possui proximidade cultural considerável com a Alemanha. Além disto, percebeu-se que no Brasil não existe a cultura de se implementar sistemas de gestão da qualidade nas universidades. Já na Alemanha, o fato de as universidades terem um viés mais prático e com uma relação forte com a indústria, faz com que a certificação e acreditação não sejam apenas importantes, mas em alguns casos, necessárias. O questionário mostrou que os principais benefícios apontados foram o aumento do faturamento através da prestação de serviços, aumento de parcerias com laboratórios e instituições e destaque perante concorrentes. Vale ressaltar que dentre os benefícios citados, o aumento do faturamento foi o objetivo mais buscado e alcançado por 83% das universidades brasileiras. Para alcançar estes resultados, é essencial que os laboratórios já estejam atuando no mercado de prestação de serviços e que tenham a dinâmica de negócios no seu dia a dia, além do apoio da alta direção durante todo projeto. No entanto, o alto custo do processo foi apontado como barreira para muitas universidades, mas que pode ser contornado com iniciativas federais ou estaduais, como financiamentos oferecidos pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI), através da Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP) ou pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, por exemplo.
Técnica de análise biométrica por imagens para o auxílio de especialistas no acompanhamento de dor cervical crônica
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-09-02) Aguiar, Wagner (UNESP) ; Freire Junior, José Celso (UNESP) ; Guillaume, Thomann ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Dor cervical mecânica é um termo genérico usado para descrever dor cervical em indivíduos com disfunções cervicais, lesões ou dor no ombro. Esta condição é prevalente em jovens atletas, profissionais que executam movimentos repetitivos e pessoas que sofreram acidentes envolvendo movimentos bruscos da cabeça, resultando em desgaste das articulações. Fisioterapeutas frequentemente acompanham esses pacientes, analisando uma variedade de fatores durante a avaliação. Entre esses fatores se pode citar, alterações nos sistemas visuais, equilíbrio postural, déficits nos movimentos da cabeça, mobilidade reduzida do pescoço e dor muscular na região cervical, entre outros. Estas alterações são frequentemente relacionadas a modificações proprioceptivas que levam ao aumento da ativação e subsequente fadiga dos músculos flexores cervicais. Um método de avaliação utilizado pelos fisioterapeutas na análise de pacientes que apresentem sintomas de dor cervical mecânica, é o teste de relocação cervicocefálica, que envolve movimentar a cabeça para um lado e, com os olhos vendados, recolocá-la na posição inicial com máxima precisão. A diferença entre as duas posições é registrada e posteriormente analisada pelo especialista, em um processo que não é imediato. Com o avanço das tecnologias de medição da atividade humana, como a realidade virtual, várias aplicações estão sendo desenvolvidas para reabilitação e diagnóstico, mas muitas ainda necessitam de validação entre a comunidade especializada. Neste contexto, este trabalho apresenta um sistema desenvolvido como alternativa às técnicas atualmente utilizadas no acompanhamento de pacientes com dor cervical mecânica. Nele, utilizam-se um computador e uma câmera como ferramentas para captura e tratamento de imagens e dados de posicionamento. O sistema foi implementado utilizando a biblioteca Google MediaPipe, com a câmera atuando como sensor de movimento e posicionamento, capturando em tempo real sinais biométricos que permitem ao especialista avaliar clinicamente um paciente de forma rápida, eficiente e acessível. Além disso, o sistema proposto oferece uma ferramenta de baixo custo que facilita a captura de dados dos pacientes, simplificando e agilizando o processo diagnóstico em comparação aos métodos atuais. Essa ferramenta permite afirmar que é possível repetir o processo na avaliação de pacientes com dor cervical mecânica com uma câmera de notebook. Este trabalho foi realizado em colaboração com pesquisadores das áreas de Saúde e Engenharia do Laboratório G-SCOP, na França.
Modelos cosmológicos com matéria e energia escura: análise estatística da evolução do background e das perturbações de densidade
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-08-29) Anderson Almeida Escobal ; Jesus, José Fernando ; Pereira, Saulo Henrique ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Em busca de formulações alternativas para a descrição da energia escura, vamos começar estudando os Campos Escalares, que surgiram como candidatos naturais para representar a energia escura como campos quintessenciais ou fantasmas, pois são o principal ingrediente das teorias de inflação. Inicialmente, em vez de assumir alguma forma para o potencial associado ao campo escalar, vamos buscar reconstruir o potencial diretamente dos dados observacionais utilizando {dados de $H(z)$ e SNe Ia} a partir do método dos Processos Gaussianos. Em seguida, vamos analisar a possibilidade de um Universo, que está atualmente em expansão acelerada no contexto de uma cosmologia de campo escalar quintessencial, poder desacelerar em um futuro distante. Essa possível evolução concebível é testada a partir dados SNe Ia e $H(z)$ e através de um método independente de modelo baseado em Processos Gaussianos. Outra possibilidade para descrição do setor escuro do Universo são os modelos com interação entre energia escura e matéria escura, nesse contexto, a proporção entre essas componentes {não é constante e muda} do início ao fim dos tempos de tal forma que o modelo pode resolver ou aliviar o problema da coincidência cósmica (PC). No contexto do modelo $\Lambda(t)$CDM-plano, foram analisados os modelos de interação com termo de interação fenomenológico que depende do parâmetro de Hubble e da densidade de energia da energia escura. Os modelos também foram analisados no contexto das evoluções lineares das perturbações de densidade. As restrições foram obtidas com base na análise conjunta dos dados de Sne Ia, espaço de distorção dos \textit{redshifts} e $H(z)$. Em um outra linha, buscamos desenvolver testes de relação de consistência para diversos modelos cosmológicos, incluindo os modelos $\Lambda$CDM-plano e com curvatura, bem como o modelo XCDM-plano. A análise usa o método não paramétrico dos Processos Gaussianos para reconstruir quantidades cosmológicas fundamentais, como o parâmetro de Hubble $H(z)$ e suas derivadas com base nos dados de $H(z)$, e a distância comóvel e suas derivadas a partir de dados SNe Ia. Construímos relações de consistência a partir dessas quantidades, que deveriam ser válidas apenas no contexto de cada modelo, e as testamos com os dados observacionais. Conseguimos encontrar um método geral para construir tais relações de consistência no contexto da reconstrução de $H(z)$. No caso da reconstrução da distância comóvel, não foi possível obter um método geral de construção para as relações de consistência e por isso determinamos uma relação de consistência específica para cada modelo. Também reconstruímos a evolução dos parâmetros cinemáticos $H(z)$, $q(z)$, jerk e snap com base nos Processos Gaussianos. Nesse contexto, foi permitido um prior na curvatura espacial com base nas restrições do Planck 18. No caso de SNe Ia, foi necessário modificar o pacote python (GaPP) para obter a reconstrução da quarta derivada de uma função, permitindo-nos, assim, obter o snap com a distância comóvel. Além disso, usando um método de amostragem de importância, combinamos as reconstruções de $H(z)$ e SNe Ia para encontrar restrições conjuntas para os parâmetros cinemáticos.
A relação entre as características do líder e o compartilhamento do conhecimento na indústria automotiva: Uma abordagem sob a perspectiva de líderes e liderados
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-07-19) Souza, Daniele Santos de Oliveira Archanjo de ; Marins, Fernando Augusto Silva ; Salgado, Andreia Maria Pedro ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Diante do destaque do setor automotivo na participação do PIB mundial, com participação de 22% no Brasil, esta pesquisa buscou verificar a conexão da teoria com a prática industrial, por meio da identificação de questões presentes na produção científica internacional, quanto às competências necessárias ao líder para o Compartilhamento do Conhecimento (CC). Foram construídos três questionários, validados por 60 especialistas. Em seguida, um pré-teste foi realizado para análise das questões contidas nos questionários, cujas consistências foram avaliadas por meio do cálculo do alfa de Cronbach e de Análise Fatorial Exploratória. Na sequência, os instrumentos foram aplicados em uma amostra de 393 operadores e 18 líderes imediatos de duas empresas automotivas da Região Sul Fluminense. Como resultado, ficou evidenciada a existência de interações teórico-práticas entre a liderança e a Gestão do Conhecimento (GC) assim como, foi possível identificar as características necessárias ao líder e seu impacto no CC. Com base nos achados, foi estabelecido o perfil do líder e apresentadas implicações práticas para adoção de medidas organizacionais que auxiliam na perenização do CC, envolvendo treinamentos para o desenvolvimento das características dos líderes a fim de que as competências necessárias para evolução deste processo sejam utilizadas. Além disso, esse perfil serve como base de suporte nos processos de Recrutamento e Seleção de futuros líderes realizando um alinhamento prévio dos comportamentos dos candidatos com as expectativas de desempenho das empresas. De fato, há trabalhos que estudam os mesmos constructos aqui considerados, contudo, uma análise integrada dos temas foi pouco explorada e não foram encontrados instrumentos específicos que relacionassem os temas envolvidos nesta pesquisa, principalmente sob a perspectiva de líderes e seus liderados, que atuem diretamente no chão de fábrica do setor automotivo.
Uma abordagem inovadora para melhoria no desenvolvimento de componente de células a combustível (Xerogel) por meio do método DMAIC
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-07-24) Douglas Miranda Rodrigues ; Aneirson Francisco da Silva ; Messias Borges Silva ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Os elevados custos associados ao desenvolvimento de inovações tecnológicas para exploração espacial são frequentemente atribuídos à fase de testes experimentais. É nesta etapa que conceitos teóricos são aplicados na prática pela primeira vez. A precisão na previsão de resultados é limitada pela falta de parâmetros de entrada consistentes, o que muitas vezes resulta na necessidade de realizar uma extensa série de testes convencionais para desenvolver um protótipo confiável. Para mitigar a necessidade de múltiplos testes, é fundamental adotar estratégias e técnicas avançadas que reduzam o número de experimentos e aumentem a eficiência do processo de desenvolvimento como um todo. Neste estudo, foi abordado a otimização do desenvolvimento de um componente essencial para células a combustível espaciais, o Xerogel, utilizando o método DMAIC e a Metodologia de Superfície de Resposta. A indústria espacial, ainda emergente e altamente competitiva, não adotou um modelo padrão para o desenvolvimento de tecnologias críticas, o que representa um desafio para países menos estabelecidos na corrida espacial, dificultando sua competitividade frente aos líderes do setor. Foi investigado se a implementação do método DMAIC pode trazer vantagens significativas e estabelecer-se como um padrão nacional, fomentando a padronização e aceleração do desenvolvimento espacial no Brasil. Além disso, a Metodologia de Superfície de Resposta será aplicada para aprimorar a fase experimental, proporcionando modelos que descrevam adequadamente o comportamento do componente e que apoiem a continuidade das melhorias. O objetivo desta pesquisa foi criar um procedimento sistemático para a implementação do framework DMAIC no desenvolvimento de células a combustível para aplicações espaciais, buscando inovação e eficácia operacional. Para isso, foram realizados quinze experimentos planejados utilizando o arranjo Box-Behnken, envolvendo três fatores e duas saídas a serem analisadas. Com base nos dados obtidos, as duas funções empíricas y1 e y2 foram determinadas, por meio de análises de regressão e estatística. A função empírica aglutinada foi definida pelo método Desirability. Foram analisados cinco cenários, com diferentes combinações de pesos. A otimização sugeriu a condição ideal como sendo x1 = H2SO4, x2 = 970,25 °C e x3 = 30min, que obteve como resultados y1 = 4,89 e y2 = 600,00. Realizou-se também um experimento de confirmação para validar os resultados obtidos pelos modelos. Os experimentos resultaram em valores dentro do intervalo de confiança de predição estimado, validando estatisticamente o procedimento proposto. Foi constatado que planejar o processo de desenvolvimento utilizando a Metodologia Seis Sigma (DMAIC) oferece vantagens. A aplicação da Metodologia de Superfície de Resposta permitiu uma análise imparcial e otimizou o desenvolvimento da célula combustível, utilizando menos recursos nos experimentos.
Measures to overcome the barriers that hinder the adoption of energy-efficient technologies in the Brazilian building segment
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-06-22) Cristino, Talita Mariane ; Faria Neto, Antonio ; de Oliveira, Otávio José
The imminent global energy crisis combined with an uncertain climate future highlights the urgency to mitigate undesirable concerns about excessive energy consumption and its environmental impacts. This scenario has led to the development of several actions to reduce global energy consumption. For decades, these actions were directed towards to the industrial segment, since it was the greatest energy consumer in society. However, as time went by, residential, commercial, and public buildings have gained prominence, since they have become responsible for one-third of global final energy consumed and for 15% of greenhouse gas emissions. This scenario is not quite different in Brazil. The energy consumption of this segment has also been growing consistently over the last decades. Therefore, it is important to find ways to reduce the energy consumption of this segment without affecting the comfort and well-being of society. Energy efficiency is the key to solving this issue, in other words, the adoption of energy-efficient (EE) technologies is the best way to deal with this challenge. However, despite the benefits and positive projections linked to such technologies, they have not been widely adopted in buildings, due to the existence of barriers that hinder their adoption. In the literature, there are many publications aimed to identify such barriers. But, just a small portion of them focus on measures to overcome them. And none is dedicated to the Brazilian reality. Therefore, this research aimed to fill this gap. Firstly, it was important to develop a conceptual framework that provides a comprehensive understanding of the barriers that hinder the adoption of EE technologies. Thus, as a result, this framework enabled the delineation of the process of EE technology adoption, highlighting its necessary steps and the stakeholders involved. Notably, the adoption process was subdivided into four stages (Motivation, Information, Planning/Execution, and Results) shaped by both the government and the market. This result still allowed for a meticulous mapping of the barriers specific to the Brazilian context within the adoption process, thus identifying the process stages at which each barrier may emerge. Subsequently, it was possible to study the interrelationships between the barriers that emerge at each stage of the adoption process. This analysis was performed using the ISM (Interpretative Structural Modelling) technique. As a result, it was possible to construct hierarchical structures among the barriers that emerge in each stage of the adoption process, enabling the identification of the critical ones: lack of knowledge on energy efficiency by regulators and legislators (Government Support); lack of financial incentives (“Motivation” phase); lack of demonstration projects (“Information” phase); lack of technical competence and lack of adequate technologies (“Planning/Execution” phase); and lack of good marketing strategies (Market Expansion). From the identification of these critical barriers, it was possible to propose measures to overcome them. Initially, a literature review was conducted to identify such measures. Subsequently, these measures were proposed specifically for the Brazilian context. And although this research had suggested measures to overcome the critical barriers, it was also important to present additional suggestions to overcome the remaining barriers that hinder the adoption of EE technologies in the Brazilian building segment. This strategy ensures that not only the critical barriers are addressed, but also the less prominent ones, thereby facilitating a more effective transition to energy-efficient practices across the entire segment. By proposing measures to overcome barriers to the adoption of EE technologies in the building segment, this research contributes significantly to enhancing the efficiency and sustainability of Brazilian buildings. Additionally, it stimulates economic growth and enhances the country’s competitiveness regarding energy issues in the building segment. Thus, the suggested measures not only address immediate challenges but also pave the way for long-term benefits and progress in the Brazilian building segment.
THE npx CHART: when the parameters are known and unknown
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-07-05) Oliveira, Mariana Cristina ; Machado, Marcela Aparecida Guerreiro ; Chakraborti, Subhabrata ; Jardim, Felipe Schoemer ; The University of Alabama
Control charts are powerful tools used by many industries to monitor some quality characteristics and detect special causes of variation. If it is impractical to numerically represent the quality characteristic, attribute control charts, such as the np chart, are often used to monitor the number of nonconforming units. Attribute control charts are considered simpler, faster, and cheaper than variable control charts (such as the X chart) because they do not require the measurement of some quality characteristic; instead, professionals only need to count the number of nonconforming units in a sample. For this reason, the np control chart is also used to monitor not only the number of nonconforming units, but also the process average. The npx control chart was introduced by Wu et al. (2009) (WU et al.,2009) to monitor the mean of a continuous variable using attribute inspection. The authors evaluated the performance of the npx graph without considering the practical case where the parameters (suchas p), necessary to calculate the control limits, must be estimated. The present work focuses on evaluating the performance of the npx control chart when the parameters are estimated. Despite the initial fascination of the npx chart for its perceived advantages over variable control charts–such as simplicity, speed and cost-effectiveness – inconsistencies in the results presented by Wu et al. (2009) (WU et al.,2009) are revealed. By addressing these inconsistencies, we offer alternative insights into the effectiveness of the npx graph. Through an extensive investigation, involving derivations and numerical analysis, the scenarios in which the bilateral and unilateral npx graphs outperform the X graph were determined. With this background, now with the corrected npx graph, the impacts on parameter estimation were analyzed in detail. It was found that performance is affected mainly when the standard deviation of the process is estimated (cases KU and UU), presenting itself significantly different from what is nominally expected if the estimation of the parameters is not taken into account in the design of the graph. The number of reference samples needed to mitigate this effect makes the application of the npx graph unfeasible. Therefore, adjustments to the UCL and kw parameters are necessary.Such adjustments were investigated and proved to be efficient, enabling the npx graph to offer equal or better performance to the X graph using numbers of usual reference samples. This work contributes significantly to a more nuanced understanding of the comparative advantages of different control chart methodologies, for variable and attribute data.
Uma análise comparativa entre os métodos de alívio de tensões por vibração mecânica e o térmico, expresso conforme Norma ASTM A 672.
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-11-24) Biancalana Neto, Américo ; Voorwald, Herman Jacobus Cornelis ; Caporalli Filho, Ângelo
O trabalho analisa a aplicação do tratamento vibratório ressonante intermitente VSR (Vibratory Stress Relief) em tubos soldados a conectores, aplicados na execução e exploração de poços de petróleo e gás. O processo VSR foi aplicado de forma intermitente em duas condições: primeira, denominada de tratamento de vibração simples, (TVS), composto de duas etapas. O segundo processo, foi denominado de tratamento de vibração ressonante dupla, (TVD), que consistiu de um tratamento composto por três etapas. Os tratamentos vibracionais TVS como o TVD, foram comparados com o tratamento térmico de alívio de tensões normalmente recomendado pela norma ASTM A 672. Os produtos tratados foram avaliados, através de ensaios mecânicos de dureza Vickers HV10, pela energia de impacto, Charpy CVN, pelos ensaios de tenacidade à fratura CTOD, ensaios de tração e de dobramento. Grande quantidade de resultados foram obtidos e estudados analiticamente, como também, foram analisados, a partir de modelamento estatístico e análise de variância ANOVA (Analysis of Variance) com a utilização do software MINITAB. Os resultados destes ensaios atenderam os limites de projeto, fazendo parte dos critérios de qualidade, de sua aprovação e aceite. Os tratamentos de vibração ressonantes (VSR) não introduziram nenhum dano ao produto, apresentaram a tendência de afetarem positivamente as propriedades mecânicas avaliadas superando ou se igualando a mesma tendência apresentada pelo tratamento térmico para o mesmo fim, com o tratamento de vibração ressonante duplo TVD apresentando os melhores resultados. Os tratamentos ressonantes vibracionais apresentaram tempo de aplicação muito reduzido quando comparados com o tratamento térmico.
Estudo teórico da chama laminar não pré-misturada em misturas de gás natural e hidrogênio
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-02-28) Mariños Rosado, Diego Jhovanny ; Carvalho Junior, João Andrade ; Mendiburu Zevallos, Andrés Armando
O estudo da chama não pré-misturada é um tema de pesquisa atual devido a sua aplicação em equipamentos industriais e domésticos, considerando o comprimento da chama importante e relevante no projeto seguro e eficiente do queimador e instalações do sistema. Nesse sentido, o objetivo desta pesquisa é caracterizar teoricamente a chama laminar não pré-misturada envolvendo misturas de gás natural enriquecido com hidrogênio. A caracterização é realizada através da dedução de três modelos matemáticos. O primeiro modelo teórico deduz a equação da chama bidimensional em regime permanente sem convecção para chamas laminares não prémisturadas (teoria de Roper) e referido como M1. Este modelo demonstra as equações teóricas do comprimento da chama não pré-misturada para queimadores de seções circular, quadrada e retangular, e regimes de potência onde as chamas são dominadas pelo efeito da quantidade de movimento, efeito da impulsão e em regime de transição. Os modelos teóricos M2 e M3 estendem a teoria original de Roper, desenvolvendo as deduções da equação da chama bidimensional e tridimensional em regime permanente e transiente com convecção, fornecendo novas equações de concentração para a chama laminar não pré-misturada. Os comprimentos das chamas obtidos dos modelos M1 e M2 foram comparados com o modelo M3 através da Diferença Percentual Relativa (DPR) considerando 5 misturas GN-H2-CO2. Evidencia-se que para t=0,1 s, a DPR máxima na seção circular para M1 foi em Gas20:60%GN-25%H2-15%CO2 com 14,75%, enquanto para M2 foi em Gas14:70%GN-15%H2-15%CO2 com 6,47%, e a DPR mínima foi em Gas1:100%GN com 9,78% e 4,83% para M1 e M2, respectivamente. A mesma análise foi desenvolvida para as seções quadrada e retangular, mostrando boa concordância. O modelo M3 foi testado na condição transiente, avaliando os efeitos do tempo e da velocidade na distribuição do perfil de concentração na direção radial para entender melhor o fenômeno da chama nos gases considerados. Finalmente, os modelos M2 e M3 foram validados com resultados experimentais e outras soluções analíticas mostrando um bom desempenho considerando as características de cada mistura.
Bayesian modelling of a decision support system for irrigation
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-02-22) Ribeiro, Vitor Pinto ; Balestieri, José Antônio Perrella ; Maciel, Carlos Dias ; Espectro ltda.
The Sustainable Development Goals are a set of seventeen goals proposed by the United Nations as guidelines to promote the sustainable growth of signatory nations. Such objectives include ones related to food security and safe water availability. Brazil is one of the leading countries in agricultural production, which ties most of its consumptive water usage to farming and irrigation. Most farmers activate their irrigation systems before dawn to save on water, electricity and related fees and require planning on the volume of water to supply the crops with enough to ensure optimal productivity. The main component of water loss is evapotranspiration, a complex and non-linear phenomenon that is a function of climatological variables and crop and soil parameters. Many analytical methods to estimate evapotranspiration require hard-to-obtain data or are approximations with a high region specificity. With the development of new computational tools, many researchers began to employ machine learning and remote sensing to improve the assessment of hydro-climatological variables. Bayesian Network is a class of probabilistic models based on graphs and appropriate to deal with stochastic problems and under scenarios of missing data with the main drawback as devolving into an NP-hard optimisation problem. A probabilistic model based on Bayesian Networks called Inference Diagram provides the toolset to develop support decision systems over stochastic scenarios. The objectives of this project are threefold. First, to implement and validate a bio-inspired algorithm to build a Bayesian Network from data. Second, to create a Bayesian Network capable of estimating evapotranspiration from climatological data even under missing data. And third, to propose an Influence Diagram model that accommodates hydro-climatological stochastic variables and provides suggestions on irrigation scheduling. This project's results achieve the first two objectives, each resulting in a published conference paper, while the third goal requires more development time.
Desenvolvimento e caracterização de membranas nanoestrutruradas de óxido de grafeno para eletrodos de supercapacitor
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-03-01) Oliveira, Rodrigo Andrade de ; Costa, Michelle Leali ; Nascimento, Jefferson Patrício
Esta pesquisa teve como objetivo realizar o desenvolvimento e a caracterização de membranas nanoestrutruradas autoportantes utilizando óxido de grafeno (GO), óxido de grafeno reduzido (rGO) e nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT) para aplicação em eletrodos para dispositivo capacitor de dupla camada (Eletric double layer capacitors - EDLC), também conhecidos por supercapacitores. As membranas foram manufaturadas utilizando dispersão ultrasonificada em meio líquido, seguida de filtração a vácuo e, posteriormente, tratadas termicamente em atmosfera inerte a 400 °C, para o aumento da condutividade elétrica. A etapa de caracterização envolveu o uso das técnicas de termogravimetria (TGA), espectroscopia Raman, análise de resistividade de superfície por meio de dispositivo de quatro pontas em corrente contínua (DC), difratometria de raios X (DRX) e determinação de área superficial por adsorção (B.E.T). A morfologia dos nanocompósitos foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Após as caracterizações das membranas, dispositivos supercapacitores foram construídos em formato de célula moeda e caracterizados por voltametria cíclica (VC), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). Visando o escalonamento da tecnologia na manufatura de dispositivos com maior capacidade de armazenamento, membranas com dimensão de 100 mm x 100 mm foram manufaturas para a obtenção de dispositivos EDLC conhecidos como Pouch-cell. Como resultados, pode-se ressaltar a contribuição das técnicas de caracterizações realizadas para a determinação da constituição final de membrana nanocarbonosa híbrida, contendo GO, rGO e MWCNT. O tratamento térmico reduziu a resistividade elétrica das membranas com a remoção dos grupos oxigenados, sendo confirmada sua efetividade por meio das diferentes caracterizações realizadas, resultando em uma condutividade elétrica das membranas de 1184 S/m e 1139 S/m, respectivamente para a composta por óxido de grafeno (GOp) e para a híbrida (HHp). O EDLC caracterizado em célula moeda com eletrodos de GOp resultaram em uma densidade de energia de 9,9 W.h/kg, e densidade de potência de 8,3 kW/kg. Estes resultados foram melhorados com o uso da membrana HHp, obtendo-se 40,5 W.h/kg e 18,2 kW/kg. A manufatura da Pouch-cell utilizando os eletrodos autoportantes se mostrou viável, embora ainda necessário o aprimoramento dos métodos empregados.
SPH analysis of collisions between macroscopic bodies immersed in planetary rings
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-02-08) Siqueira, Patricia Buzzatto ; Sfair, Rafael ; Christoph, Schäfer ; Faculdade de Engenharia e Ciências de Guaratinguetá
Planetary rings, a common feature around giant planets, have recently been discovered around centaurs and dwarf planets. These rings often contain azimuthally confined structures known as arcs, associated with increased particle density due to corotation resonances. One well-known example is Saturn's G ring arc, attributed to the Aegaeon satellite's presence and the resonant confinement by Mimas. However, the conventional explanation of dust production by Aegaeon struggles to account for the arc's brightness within the observed period. Our study explores an alternative model of dust generation within planetary rings. Building upon that some of those systems could have macroscopic bodies, below the resolution limit of cameras and have the potential to collide, generating the visible dust or even forming new satellites. For studying the impacts between the macroscopic bodies, we used Smooth Particle Hydrodynamics (SPH) by performing detailed simulations including shock propagation, material modification and gravitational reaccumulation. Unlike previous approaches that assume gravitational regimes \cite{Leinhardt2011}, we consider a wide range of body sizes, making no geometric constraints on collisions. This approach includes physical properties like fragmentation and porosity that cannot be addressed through N-body simulations alone. Incorporating these properties, we model the collision outcomes, exploring how bodies with such characteristics deform, compress, or fracture based on various strength models. The results of these simulations are critical for understanding the dust production and longevity of objects within planetary rings. Comparing multiple strength models ensures the accuracy of the simulations. The unique properties of planetary ring particles, including mixed ice-rock composition, high porosity, and low material strength, present computational challenges. Our research addresses these challenges by employing a hybrid method, combining detailed SPH simulations with analytical models and N-body simulations to estimate dust production rates. Overall, this work offers a comprehensive approach to understanding dust generation within planetary rings, shedding light on the dynamics and physical properties of macroscopic bodies immersed in planetary rings.
Efeitos condutivos e polares em filmes finos de óxidos complexos visando aplicação em memorias de múltiplos estados
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-04-12) Laura, Gohnny Acero ; Simões, Alexandre Zirpoli ; Mota, Rogério Pinto
Esta pesquisa teve como objetivo analisar as propriedades polares, ferroelétricas, piezoelétricas, ópticas e magnéticas de filmes finos de BaBiO3 obtidos pelo método dos precursores poliméricos, variando as proporções de Ba/Bi. Para uma melhor designação das amostras, foram utilizados os seguintes códigos: (80/20) (BBO82), (50/50) (BBO55) e (30/70) (BBO37). As análises de Rietveld indicam a cristalização em estrutura romboédrica de BaBiO3 (grupo espacial R-3R), sem a presença de fases secundárias. As propriedades de deformação, dielétrica, ferroelétrica e piezoelétrica são fortemente influenciadas pela textura do filme. A amostra BBO55 exibe uma orientação preferencial ao longo do plano (341), sem imprint e gap de polarizações, apresentando altas respostas piezoelétricas (d33-eff ≈ 45,7 pm/V) e ferroelétricas (Pr ≈ 19,87 μC/cm2). As propriedades ópticas e magnéticas são dependentes das variações no tamanho do grão e dos tipos de vacâncias. Os resultados de fotoluminescência indicam a presença significativa de vacâncias de oxigênio e clusters [BiO5.V_o^.] na amostra BBO37, melhorando a razão Mr/Ms devido à morfologia em forma de placas. Este filme demonstra um comportamento superparamagnético devido à facilidade de alternância de domínios sob campo externo. A espectroscopia de fotoelétrons de raios X revela a interação entre Bi3+ e Bi5+, afetando a resposta magnética. A temperatura impacta a cristalização, morfologia, resistência à fadiga e corrente de fuga. A 800°C, o filme BBO55 apresenta uma estrutura granular em forma de placas, com corrente de fuga alinhada ao mecanismo denominado voltagem do limite de preenchimento por armadilhas (VTFL). Por outro lado, o filme BBO55 a 600°C exibe grãos arredondados, pouca porosidade e a teoria da condução em altos campos elétricos, bem descrita pelo mecanismo de condução limitada por carga espacial (SCLC). O desempenho superior a 600°C destaca-se pela elevada resistência à fadiga em 107 ciclos de polarização. Essas descobertas são pertinentes para o desenvolvimento de materiais polares livres de chumbo com potencial aplicação em dispositivos eletrônicos, tais como sensores de campo magnético, interruptores, atuadores, dispositivos de memória e spintrônica.
Investigation of the fatigue and dwell-fatigue behavior of the Ti-6Al-4V alloy with Cr/CrN mutilayer coating at room temperature and 350 °C
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-03-05) Fernandes, Martin Ferreira ; Voorwald, Herman Jacobus Cornelis ; Velloso, Verônica Mara de Oliveira ; Faculdade de Engenharia e Ciências - Câmpus de Guaratinguetá
The Ti-6Al-4V alloy is applied in the aerospace industry to produce fan blades and disks of the first stage of gas turbine engines that operate in the temperature range from 20 °C to a temperature range of (250 – 450) °C. During operation, these components are exposed to airborne particles and environmental deterioration responsible for wear, erosion, corrosion and oxidation damage mechanisms. Based on the recent literature, the Cr/CrN multilayer coating improves the corrosion and wear resistance of titanium alloys. However, coatings can be detrimental to the fatigue properties of Ti alloys such as Ti-6Al-4V. The present work aims to investigate the fatigue behavior of the uncoated and Cr/CrN multilayer coated Ti-6Al-4V alloy. The first part of the project was performed with an equiaxed microstructure Ti-6Al-4V alloy substrate and Cr/CrN coating with 8 bilayers (16 layers). The second part of the project was performed with a lamellar Ti-6Al-4V alloy substrate and Cr/CrN coating with 3 bilayers (6 layers). Characterization of crack initiation sites was carried out using SEM and EBSD to identify microstructural configurations prone to crack nucleation and clarify damage mechanisms for the different conditions. In addition, interrupted fatigue tests and in situ tensile tests inside of a scanning electron microscope were performed to elucidate the role played by the coating. The fatigue and dwell-fatigue mechanisms of crack nucleation and the damage mechanisms of the Cr/CrN coating were extensively investigated. The results showed that the coating thickness and number of layers played a role in the fatigue behavior of Ti-6Al-4V alloy since the Cr/CrN coating with 8 bilayers and 5 µm significantly reduced the fatigue strength, while the Cr/CrN coating with 3 bilayers and 1.5 µm nearly maintained the fatigue properties at room temperature. However, the Cr/CrN coating with 3 bilayers also reduced the fatigue life of the titanium alloy at 350°C. Cumulated plastic strain both for fatigue and dwell-fatigue tests were associated with the fatigue mechanism that led to crack initiation, and dwell-fatigue cycles were associated with higher cumulated plastic strain than fatigue cycles. EBSD analysis of the crack nucleation sites revealed that the ⟨𝑎1⟩ and ⟨𝑎2⟩ basal slip systems were responsible for the fatigue crack initiation of the lamellar Ti-6Al-4V alloy both at room temperature and 350°C for the uncoated and coated alloy. The early stages of damage in the coating were identified through in situ tensile tests inside of a SEM.
Formation and stability around irregular asteroids
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-04-30) Ribeiro, Giulia Valvano do Prado ; Winter, Othon Cabo ; Sfair, Rafael
Asteroides são corpos rochosos ou metálicos remanescentes do início do Sistema Solar. Suasdimensões variam de alguns metros a centenas de quilômetros e possuem formatos irregulares.Alguns deles cruzam a órbita da Terra, sendo chamados de Near Earth Asteroids (NEAs). AlgunsNEAs representam uma ameaça potencial à Terra e, por esse motivo, são chamados de asteroidespotencialmente perigosos (PHAs, do inglês Potentially Hazardous Asteroids). Por esse motivo epor suas características únicas, alguns asteroides são alvos de missões espaciais, como os asteroidesBennu, Apophis e o sistema triplo 2001 SN263 . Por esse motivo, este trabalho tem como objetivoentender melhor a dinâmica desses asteroides, estudando sua topografia, a estabilidade de seuentorno e até mesmo sua formação. Como Apophis terá seu encontro próximo com a Terra em2029, estudamos sua topografia geométrica e geopotencial para compreender a dinâmica em suasuperfície e também a estabilidade em suas proximidades. Em seguida, estudamos como a Terraafetará sua superfície e sua vizinhança por meio de estudos de sua topografia e simulação numéricacom partículas sem massa. Estendemos os estudos para rastrear o destino das partículas queforam ejetadas durante o encontro com a Terra. Elas poderiam causar uma atividade meteoríticana Terra? Focando na missão ASTER, também estudamos a topografia e a estabilidade doentorno do sistema triplo 2001 SN263 . Na primeira publicação, fazemos uma análise detalhada desua topografia geométrica e geopotencial. Também realizamos estudos iniciais de estabilidade aoredor do maior satélite do sistema. Para compreender as regiões preferenciais onde as partículaspodem cair nos corpos do sistema, integramos numericamente uma nuvem de partículas emcada um deles. Em um segundo trabalho, decidimos estender os estudos de estabilidade e fazeruma análise detalhada. Consideramos os três asteroides e as partículas nas simulações. Tambémassumimos a forma irregular deles e a perturbação da pressão de radiação solar. Durante essesestudos, ficamos extasiados com a descoberta do primeiro sistema de asteroides quádruplo. Assim,também analisamos sua estabilidade dinâmica em suas proximidades, já que foram relatadasincertezas nos elementos orbitais do terceiro satélite descoberto. Empolgados com os estudosque incluem asteroides com formas de "pião" como corpo principal do sistema triplo 2001 SN263 ,decidimos investigar os cenários e condições possíveis para a formação de corpos com esse formato.Um estudo inicial usando Hidrodinâmica de Partículas Suaves (SPH, do inglês Smooth ParticleHydrodynamics) e o Método dos Elementos Finitos foi realizado para analisar sua formação ea falha estrutural de seus interiores. Os resultados de todos esses estudos contribuíram parauma compreensão abrangente da dinâmica e propriedades físicas de asteroides e sistemas deasteroides múltiplos. Nossos resultados podem contribuir para futuras missões espaciais e umamelhor compreensão da dinâmica dos asteroides.
Caracterização elétrica de um jato de plasma frio no final de um tubo plástico flexível para aplicações biomédicas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-03-06) Petroski, Kleber Alexandre ; Kostov, Konstantin Georgiev ; Nascimento, Fellype do
Um sistema de jato de plasma frio transferido foi caracterizado quanto à corrente de fuga através das paredes do tubo flexível do jato, bem como a potência dissipada na pluma do jato. Para caracterizar a corrente de fuga, uma seção do tubo do jato de plasma transferido foi envolvida por uma folha de Al aterrada e a corrente que passava por esse foi medida enquanto o jato de plasma incidia sobre um alvo metálico aterrado, e a influência de alguns parâmetros sobre o sistema foi analisada. Para determinar a potência dissipada na pluma, além da configuração usualmente utilizada do jato de plasma com a pluma acesa, empregou-se uma configuração em que a pluma de plasma foi suprimida. Então, a influência dos principais parâmetros da descarga sob a potência em ambas as configurações foi analisada. As capacitâncias dielétricas e do sistema também foram analisadas para ambas as configurações. Em relação a corrente de fuga através do tubo, verificou-se que a corrente de fuga depende da relação entre as impedâncias da folha de Al e do alvo, e da tensão de ruptura da pluma. A corrente de fuga não depende da posição do tubo em que a folha de Al está. Quanto à potência da pluma, concluiu-se que, comparativamente, a potência dissipada na descarga primária e tubo flexível pode ser considerada constante em relação a potência dissipada na pluma com a alteração da maioria dos parâmetros.
Drives para implantação e gestão do Lean Six Sigma integrado à Indústria 4.0
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-01-24) Santos Neto, Sergio Tenorio dos ; Oliveira, Otávio José de
Com o cenário econômico global de acirrada competitividade as grandes empresas industriais precisam definir estratégias para superar os concorrentes e conquistar novos mercados. O Lean Six Sigma (LSS) e a Indústria 4.0 (I4) podem fazer parte dessas estratégias. O LSS é uma estratégia que ajuda as empresas na melhoria de seus resultados operacionais e financeiros por meio da redução de desperdícios e eliminação da variabilidade dos processos. A I4 é a melhoria da produtividade das empresas por meio da utilização de tecnologias que conectam os ambientes físicos e digitais, virtualizam processos e tornam os ambientes produtivos mais otimizados. Segundo a literatura científica, o LSS e a I4 têm propósitos complementares que viabilizam sua integração. Nesse sentido, o objetivo desta tese é propor um conjunto de drives que potencializem a integração do LSS à I4 e ajudem as grandes empresas do setor industrial a melhorarem sua competitividade. A consecução deste objetivo se deu por meio de um método múltiplo composto por Revisão da Literatura científica, Análise de Conteúdo e execução de quatro Estudos de Caso em grandes empresas do setor industrial que estão integrando o LSS à I4. A Revisão da Literatura contribuiu com a composição do arcabouço teórico. A Análise de conteúdo forneceu elementos para a sistematização dos princípios do LSS e da I4, o que viabilizou o cruzamento destes princípios e permitiu a sistematização das sinergias e dissonâncias entre os temas. Já a execução dos Estudos de Caso permitiu ao pesquisador conhecer a realidade das empresas estudadas. A sistematização das sinergias e dissonância, somado as informações obtidas nos estudos de caso, a experiência do autor deste trabalho, e as contribuições de um grupo de especialistas, viabilizaram a proposição de drives contendo recomendações para a integração do LSS à I4. A principal contribuição científica deste trabalho é a sistematização de um conjunto de aspectos sinérgicos e dissonantes entre o LSS e a I4, a comprovação desses aspectos em quatro grandes empresas industriais, a comprovação em campo da relevância da integração entre o LSS e a I4 para essas empresas e, por fim, a proposição de drives inéditos que colaboram com essa integração, o que abre espaço para novas pesquisas científicas explorarem e contribuírem com o desenvolvimento do tema. Como contribuição aplicada este trabalho disponibiliza um conjunto de informações relevantes que auxiliam os gestores na integração do LSS à I4, o que gera importante vantagem competitiva em relação à concorrência, e contribuiu para o preenchimento de lacunas científicas relacionadas a essa integração, expandindo as fronteiras do conhecimento sob o tema.
Concepção e desenvolvimento de um sistema de propulsão elétrica de baixo custo para veículo utilitário rural
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-03-06) Santos, Carlos Augusto Marcondes dos ; Souza, Teófilo Miguel de ; Castro, Thaís Santos
A eletrificação de veículos tornou-se um componente importante no desafio contra a degradação ambiental causada pelos combustíveis fósseis, contribuindo para a melhoria da qualidade do meio ambiente, através da redução das emissões de dióxido de carbono e do impacto no aquecimento global, colocando-os como solução em ambientes urbanos e rurais. Diante desse cenário e das crescentes necessidades no setor agrícola em relação ao desenvolvimento energético sustentável, a tração elétrica de veículos emerge como uma alternativa, alinhada com a prioridade global de reduzir os gases de efeito estufa decorrentes do uso de combustíveis fósseis. O propósito deste estudo foi conceber e dimensionar um novo sistema de tração elétrica de baixo custo para um veículo agrícola, por meio de cálculos e princípios físicos relacionados à inércia, tração e força, incorporando ímãs permanentes de ferrite inclinados axialmente no rotor, para assegurar a operabilidade agrícola e superar o torque de travamento presente nesse tipo de operação. O utilitário agrícola foi concebido com cálculos de dimensionamento que consideraram as diversas situações de operações em aclive, declive e carga do veículo no meio rural, que resultaram em um motor elétrico de 15 cavalos de potência capaz de atingir velocidades de até 40 km/h sem carga. O controle de velocidade foi realizado por uma caixa de câmbio adaptada de um veículo antigo e a fonte de energia fornecida por oito baterias tracionárias. O estudo resultou em um memorial de cálculos para dimensionamento e adaptação do sistema de tração e caixa de câmbio e incluiu cálculos para a seleção apropriada de baterias na aplicação rural, análise da geração de energia para carregamento sustentável e avaliação de viabilidade econômica do projeto. Conclui-se que a criação de um veículo elétrico utilitário rural de baixo custo, com rotor adaptado e voltado para pequenos produtores é viável, alcançando um valor final, aproximadamente 50% mais econômico que um modelo equivalente a combustão, disponível no mercado automotivo, e com custo de operação 400% menor. A criação do sistema de propulsão elétrico amplia a competitividade e alinha-se às demandas atuais, destacando-se pela capacidade de oferecer um veículo sustentável, que usa energia limpa durante toda a operação e por ser economicamente acessível, contribuindo para impulsionar a produtividade e a competitividade dos pequenos produtores rurais.
Aspectos técnicos, econômicos e ambientais da valorização energética de resíduos municipais: uso de syngas e biodiesel para a geração de energia elétrica
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-02-19) Campos, Victor Arruda Ferraz ; José Luz Silveira ; Celso Eduardo Tuna
Neste trabalho de doutorado, são apresentadas análises técnica, econômica e ambiental da valorização energética de resíduos como papel, plástico e óleo de fritura usado através de processos de produção de gás de síntese (syngas) e biodiesel e seu uso em motor de combustão interna para geração de energia. São apresentados resultados de experimentos de co-gaseificação de uma mistura entre resíduos sólidos urbanos (RSU) e pellets de biomassa para a produção do syngas que alimenta um motor de combustão interna operando com biodiesel, produzido através da transesterificação de óleo de fritura usado. A configuração experimental é composta por uma bancada de teste de motor acoplada a um gaseificador de leito fixo, alimentado com pellets de eucalipto e RSU na proporção em massa de 85:15, respectivamente. Os parâmetros de controle dos experimentos em relação ao motor são rotação, torque, temperatura dos gases de escape e consumo específico de combustível. Os parâmetros da gaseificação como temperaturas de oxidação e redução, pressões no filtro, silo de alimentação e reator, bem como o volume de alcatrões e carvão produzidos durante o processo de gaseificação também são apresentados. Foram realizadas análises das propriedades físicas e químicas das matérias-primas e combustíveis, bem como a cromatografia do syngas produzido. Uma Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) foi realizada com o objetivo de complementar a análise ambiental, e para o sistema de fronteira proposto, foram calculados fatores de emissões dos combustíveis e as emissões diretas e indiretas da proposta. O retorno do investimento de uma planta sugerida para uma estação de transbordo de resíduos é analisado em função de taxas de juros anuais aplicáveis, custos de investimento e manutenção da planta e custo da biomassa e da coleta e transporte de resíduos. O syngas produzido a partir da co-gaseificação de pellets de biomassa e de RSU na proporção em massa de 85:15, respectivamente, apresentou poder calorífico inferior de 6 MJ/m³ e 15% de H2 em volume.

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